7 Exemple d'équilibre neutre : explications détaillées

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Cet article sera basé sur un exemple d'équilibre neutre. Lorsque nous entendons le mot équilibre, nous pensons instantanément à un équilibre entre des objets ou des forces. Ce fait est vrai que l'équilibre est directement lié à l'équilibre entre deux ou plusieurs objets.

Dans cet article, nous étudierons plus en détail l'équilibre. C'est plus qu'un simple équilibre. Dans un premier temps, nous parlerons des différents types d'équilibre. Nous nous concentrerons sur l'équilibre neutre dans cet article.

Qu'est-ce que l'équilibre?

Comme discuté ci-dessus, l'équilibre est un état du système dans lequel toutes les forces s'équilibrent ou s'annulent. L'équilibre est très important dans tous les domaines, que ce soit la chimie ou la physique ou l'ingénierie ou dans la vie de tous les jours. L'équilibre signifie l'équilibre, sans équilibre, il sera très difficile pour les vies d'être simples.

L'équilibre peut être globalement classé en tant qu'équilibre mécanique, équilibre chimique et équilibre thermique. L'équilibre mécanique est également divisé en sous-catégories, dont l'un est l'équilibre neutre (les autres sous-types sont l'équilibre stable et l'équilibre instable). Voyons ce qu'est l'équilibre neutre.

Exemple d'équilibre neutre
Image: Équilibre thermique

Générique de l'illustration: Kku, Équilibre thermique en système fermé, CC BY-SA 4.0

Équation d'équilibre des forces

Lorsque plusieurs forces agissent, il devient alors difficile pour un objet de suivre une trajectoire stable ou de rester immobile. Si les forces agissent de telle manière que ces forces s'annulent, il devient alors plus facile de maintenir la stabilité de l'objet.

Considérons deux forces F1 et F2 agissant sur un corps A. Les deux forces agissent horizontalement dans le premier cas et verticalement dans l'autre cas. Pour que le corps soit en équilibre dans les deux cas, les conditions suivantes doivent être satisfaites -

  • 1st cas- Pour que le corps soit en équilibre, toutes les forces doivent s'annuler, ce qui signifie que la somme de toutes les forces horizontales doit être nulle.

ΣFx = 0

où,

Fx représente toutes les forces dans la direction X

  • 2nd cas- Pour que le corps soit en équilibre, toutes les forces doivent s'annuler, ce qui signifie que la somme de toutes les forces verticales doit être égale à zéro.

Σ Fx = 0

où,

Fy représente toutes les forces dans la direction Y

Qu'est-ce que l'équilibre neutre ?

L'équilibre neutre est le type d'équilibre dans lequel le corps s'immobilise dans sa nouvelle position après avoir été légèrement déplacé par une force externe.

Le corps ne bouge pas après avoir atteint un équilibre neutre, ce qui signifie qu'il reste immobile. C'est la condition obligatoire de l'équilibre neutre. Si le corps se déplace vers sa position d'origine, il doit avoir été déplacé par une force externe.

Le corps ne revient pas à sa position d'origine mais reste immobile à la nouvelle position.

Exemple d'équilibre neutre

Maintenant, nous avons une idée du neutre l’équilibre, permet de mieux comprendre en regardant quelques exemples donnés ci-dessous.

Nous faisons l'expérience d'un équilibre neutre dans notre vie quotidienne, voyons le exemples d'équilibre neutre nous voyons dans la vie de tous les jours-

Une bille posée sur une surface horizontale, intacte

La bille ne bouge pas car aucune force n'agit dessus. La bille repose là toute seule sans aucun support de force extérieure. Il ne bougera que lorsqu'une force externe lui sera appliquée. On dit alors qu'il est en équilibre neutre.

En faisant glisser un livre sur la surface de la table, le livre entre en équilibre neutre après s'être immobilisé

A mesure que l'action de la force diminue, le livre atteint un équilibre neutre.

Un ballon de football allongé sur le sol

Lorsque le ballon repose au sol sans être touché, il ne bouge pas. Une force externe est nécessaire pour déplacer la balle. Sans aucune force extérieure, il restera couché là. C'est donc un équilibre neutre.

Une voiture garée sans frein à main (aucune force extérieure appliquée pour qu'elle reste à l'arrêt)

Lorsque les freins à main ne sont pas appliqués, cela signifie que la voiture est immobile et qu'aucune force externe n'est appliquée pour la maintenir immobile, elle est donc en équilibre neutre.

Un rouleau posé à l'arrêt sur une surface plane

Un rouleau roule dès qu'il est touché par une force extérieure, lorsqu'il repose sans être dérangé, le rouleau est dit en équilibre neutre.

Appliquer une crème visqueuse sur les mains (par exemple un écran solaire)

Les crèmes/fluides visqueux ne bougeront pas tant qu'une force externe ne leur sera pas appliquée. Comme dans le cas d’un écran solaire, nous devons appliquer une force de cisaillement pour l’appliquer, sans laquelle il ne se propagerait pas tout seul.

Une fiole gisant sur le sol

Un flacon posé au sol est immobile, il ne bougera pas à moins qu'une force ne lui soit appliquée. On dit alors qu'il est en équilibre neutre.

Pousser une lourde boîte

Une fois que nous commençons à pousser une boîte lourde, l'objet commence à bouger mais dès que nous arrêtons de pousser, l'objet s'arrête de bouger. Il ne se déplace pas plus loin de lui-même ni ne revient là où il a commencé à se déplacer. Il est donc en équilibre neutre,

Lancer un objet lourd sur le sol, il s'immobilise dès qu'il atterrit sur le sol

Lorsque nous jetons un objet lourd sur le sol, l'objet tombe en raison de la la force de la gravité. Lorsqu'il atterrit sur le sol, en raison de son propre poids, il ne rebondit pas contre la gravité. Par conséquent, il reste là sans être soulevé du sol. On peut donc dire que l'objet est en équilibre neutre.

Équilibre neutre des corps flottants

 Lorsqu'un corps flotte, on dit qu'il est en équilibre neutre lorsque le corps ne revient pas à sa position d'origine ni ne se déplace plus loin.

M est le métacentre du corps. S'il se trouve exactement au même point où la gravité, G se trouve, alors le corps est dit en équilibre neutre.

Qu'entendez-vous par équilibre stable ?

Nous avons vu qu'en équilibre neutre le corps reste dans sa nouvelle position. Maintenant, en équilibre stable, le corps revient à sa position d'origine après que la force a été levée ou n'agit plus sur lui.

Le déplacement se produit à la suite d'une force externe appliquée sur le corps. L'équilibre neutre et l'équilibre stable peuvent sembler similaires mais sont différents l'un de l'autre.

L'équilibre stable et l'équilibre neutre sont-ils identiques ?

L'équilibre stable et l'équilibre neutre peuvent sembler similaires, mais ils sont différents l'un de l'autre. Bien qu'il n'y ait pas beaucoup de différence entre eux non plus.

La principale différence étant qu'en équilibre stable, le corps revient à sa position d'origine, mais en équilibre neutre, le corps reste stationnaire à la nouvelle position sans revenir à sa position d'origine ni aller plus loin.

Qu'est-ce qu'un équilibre instable ?

L'équilibre instable est un état du corps où même un petit mouvement dans le corps entraînera un grand changement. Cela signifie que le corps est si instable qu'une légère poussée entravera son état d'équilibre.

Nous pouvons observer équilibre instable dans la vie quotidienne. Par example, si nous plaçons un bout pointu sur un livre et bougeons légèrement le livre, le sommet pointu tombe immédiatement. De même si l'on place une bouteille ayant un bouchon étroit à l'envers, elle peut rester immobile mais dès qu'une légère force est appliquée, elle va tomber.

Signification de l'équilibre

Nous avons tous expérimenté que la perfection vient avec la stabilité. En physique, nous pouvons observer que chaque atome subit un certain type de force.

  • L'atome est stable parce que les forces inter atomiques sont équilibrées. Au moment où nous essayons de diviser un atome, nous obtenons une bombe atomique !
  • En utilisant une paire de ciseaux, nous trouvons cela peu pratique si l'objet bouge ici et là, nous pouvons couper facilement s'il est serré ou tenu à la main.
  •  Marcher sur une route inclinée est difficile car nous travaillons contre la gravité et donc l'équilibre est perturbé.
  • Les croisières en avion résultent de l'équilibre entre la force due à la gravité et la poussée vers le haut.
  • La marche est aussi un exemple d'équilibre équilibré, si la gravité aurait été moindre que nous aurions pu commencer à flotter dans les airs.

Il existe de nombreux des exemples dans la vie quotidienne où l'on peut remercier l'équilibre pour exister. Sans équilibre, nous ne pourrions pas avoir une telle simplicité dans nos vies.

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